Wie funktionieren Akustikpaneele? Schallabsorption erklärt

Kurz gefasst: Ein Akustikpaneel funktioniert wie ein Schwamm für Schall. Die Holzlamellen lassen den Schall durch ihre Fugen hindurch, im Akustikfilz dahinter reibt sich die schwingende Luft an unzähligen Fasern und wandelt einen großen Teil der Schallenergie in eine winzige Menge Wärme um. Was zurückkommt, ist leiser. Dadurch sinken Nachhall und Lautstärke im Raum, Sprache wird verständlicher und der Raum ruhiger. Wie stark, hängt von drei Dingen ab: von der Frequenz, von der Montage mit oder ohne Hohlraum und vor allem von der Fläche, die Sie belegen.

Sie haben sie bestimmt schon gesehen, in modernen Büros, in Restaurants oder bei Freunden zu Hause: Akustikpaneele, meist eine Wand aus Holzlamellen mit einer dunklen Filzschicht dahinter. In den letzten Jahren sind sie enorm beliebt geworden. Nicht nur, weil sie gut aussehen, sondern vor allem, weil sie störenden Nachhall und Echo in einem Raum verringern. Schlechte Akustik stört mehr, als man denkt: der hohle Klang in einem kahlen Besprechungsraum, das Wohnzimmer, in dem jeder Schritt nachhallt. Im Büro kommt es dabei auf den einzelnen Raum an; ein Besprechungsraum braucht eine andere Lösung als ein offener Arbeitsbereich oder ein Flur. Wie Sie das je Raumtyp angehen, steht im Beitrag Akustikpaneele im Büro.

Akustikpaneele versprechen eine Lösung. Aber wie funktionieren Akustikpaneele eigentlich, wissenschaftlich betrachtet? Dieser Beitrag erklärt die Physik dahinter in verständlichen Schritten: was ein Akustikpaneel ist und wie es aufgebaut ist, was mit Schall in einem Raum passiert, wie die Schallabsorption im Filz funktioniert, was Schallabsorptionsklasse A und NRC 0,90 bedeuten, was ein Paneel an der Wand tatsächlich bewirkt, was es nicht kann und worauf Sie achten sollten, damit Sie das Maximum aus der Akustik holen.

Worauf dieser Beitrag beruht

Die Physik stammt aus der Raumakustik, wie sie in den Normen für Messung und Planung steht: EN ISO 354 für die Messung im Hallraum, EN ISO 11654 für die Schallabsorptionsklassen, DIN 18041 für die Hörsamkeit in Räumen und die Formel von Wallace Sabine für die Nachhallzeit. Die Werte unserer Paneele kommen aus dem Prüfbericht nach EN ISO 354 und aus unserem Produktdatenblatt. Rechenbeispiele sind überschlägig und als solche gekennzeichnet.

• Ein Akustikpaneel ist ein poröser Absorber: Schall wird im Filz in Wärme umgewandelt, nicht an der Oberfläche „abgefangen“.
• Adeqo-Paneele erreichen Schallabsorptionsklasse A mit NRC 0,90, im Mittel 80 % Absorption zwischen 100 und 5.000 Hz, gemessen mit Hohlraum und Mineralwolle hinter dem Paneel.
• Für die Nachhallzeit zählt vor allem die belegte Fläche. Um sie zu halbieren, muss die Absorptionsfläche im Raum verdoppelt werden.
• Absorption ist keine Dämmung: Akustikpaneele machen den Raum ruhiger, nicht die Wand zum Nachbarn dichter.

Was ist ein Akustikpaneel?

Ein Akustikpaneel, auch Lamellenwand, Akupanel oder Akustikpaneel aus Holz genannt, ist ein Wandpaneel, das eigens dafür entwickelt ist, die Akustik eines Raums zu verbessern. Es besteht aus dekorativen Holzlamellen auf einer Rückseite aus schallabsorbierendem Material, meist Akustikfilz. Als Wandbekleidung sieht es gut aus, zugleich hat es eine Funktion: Es absorbiert Schallwellen und verringert Nachhall. In Räumen mit vielen harten Flächen wie Beton, Glas, glattem Putz und Fliesen werden Schallwellen in alle Richtungen zurückgeworfen, und der Raum hallt. Wer eine oder mehrere Wände mit Akustikpaneelen bekleidet, fängt einen großen Teil dieser Schallwellen ab und dämpft sie. Der Raum klingt spürbar ruhiger und angenehmer.

„Wir haben uns jahrelang mit dem Aufbau unserer Paneele beschäftigt. Die Kombination aus Holzfurnier und Akustikfilz bietet die beste Balance zwischen Design und Dämpfung.“ Thomas van Zelst, Gründer von Adeqo

Wie ist ein Akustikpaneel aufgebaut?

Ein Akustikpaneel von Adeqo ist 60 cm breit und 260 oder 300 cm lang. Vorn sehen Sie 15 Holzlamellen mit einem Kern aus MDF und einem dreiseitigen Holzfurnier, also oben, vorn und unten furniert. Jede Lamelle ist 27 mm breit und 12 mm hoch, zwischen den Lamellen liegt eine Fuge von 13 mm; das Raster beträgt damit 40 mm. Hinter den Lamellen sitzt eine 9 mm starke Schicht Akustikfilz aus Polyesterfasern mit einem Flächengewicht von 1.700 g/m². Zusammen trägt das Paneel 21 mm auf. Die Farben reichen von hellen Eichentönen bis zu tiefem Nussbaum und Schwarz: Eiche, Nussbaum und Schwarze Eiche.

Akustisch haben die beiden Schichten verschiedene Aufgaben. Die Filzschicht ist der eigentliche Absorber: ein dichtes, offenporiges Geflecht aus Fasern, in das Schall eindringen kann. Die Lamellen sind hart und reflektieren Schall, der sie trifft. Sie bedecken aber nur gut zwei Drittel der Front; 13 von 40 mm, rund ein Drittel der Fläche, sind offene Fuge. Durch diese Fugen gelangt der Schall zum Filz. Die Verbindung aus harter Lamelle und weichem Filz gibt dem Paneel seine ruhige Optik und seine akustische Wirkung zugleich.

Was mit Schall in einem Raum passiert

Schall ist eine Druckwelle in der Luft. Die Luftteilchen schwingen um ihre Ruhelage hin und her und geben die Bewegung mit rund 343 Metern pro Sekunde weiter. Die Frequenz bestimmt die Tonhöhe und zugleich die Wellenlänge: Ein tiefer Ton von 100 Hz ist rund 3,4 m lang, ein Ton von 1.000 Hz rund 34 cm, ein hoher Ton von 4.000 Hz nur noch rund 9 cm. Die Energie der Sprache liegt zum größten Teil zwischen etwa 250 und 2.000 Hz; die Konsonanten, von denen die Verständlichkeit abhängt, reichen bis etwa 4.000 Hz. Diese Spanne ist wichtig, denn ein Material wirkt nicht bei allen Wellenlängen gleich.

Trifft eine Schallwelle auf Beton, Putz oder Glas, wird fast die gesamte Energie zurückgeworfen; solche Flächen schlucken nur wenige Prozent. In einem Raum mit harten Wänden läuft jedes Geräusch deshalb viele Male hin und her, bevor es abklingt. Die vielen Reflexionen überlagern sich zu einem Nachklang, dem Nachhall. Er macht den Raum lauter, als die Quelle ist, und er verwischt Sprache: Silben überdecken sich, man versteht schlechter und spricht lauter.

Ein Echo ist etwas anderes als Nachhall. Ein Echo hören Sie als deutliche Wiederholung, wenn eine Reflexion mindestens rund 50 Millisekunden nach dem direkten Schall ankommt, also über einen Umweg von etwa 17 Metern. In Wohnräumen und Büros ist das selten. Häufiger ist das Flatterecho: ein schnelles, schnarrendes Nachklingen zwischen zwei parallelen, harten Wänden, gut zu hören, wenn Sie in einem leeren Raum in die Hände klatschen.

Das Maß für den Nachhall ist die Nachhallzeit. Sie gibt an, wie lange es dauert, bis ein Schallpegel nach dem Abschalten der Quelle um 60 Dezibel gefallen ist, also auf ein Millionstel der Energie. Ein leerer Raum mit harten Flächen liegt schnell über einer Sekunde; für Büros verlangt die Arbeitsstättenregel ASR A3.7 je nach Raumtyp höchstens 0,5 bis 0,8 Sekunden.

Wie funktioniert die Schallabsorption im Akustikpaneel?

Akustikpaneele absorbieren Schall nach einem einfachen physikalischen Prinzip. Normalerweise prallen Schallwellen an harten Flächen ab und erzeugen Nachhall. Ein Paneel mit einer porösen Filzschicht verhindert das zum großen Teil. Die Schallwelle dringt durch die Fugen in den Filz ein. Dort muss die schwingende Luft durch enge Zwischenräume zwischen Millionen von Fasern hin und her strömen. Dabei entsteht Reibung an den Fasern, und die Luft tauscht bei jeder Verdichtung Wärme mit ihnen aus. Beides entzieht der Welle Energie und wandelt sie in Wärme um, in einer so kleinen Menge, dass sie nicht messbar ist. Die Fasern selbst bewegen sich dabei kaum; entscheidend ist die Luft in ihren Poren. Was aus dem Filz wieder herauskommt, ist deutlich schwächer: Der Schall wird gewissermaßen geschluckt.

Das Ergebnis: weniger Nachhall, ein niedrigerer Geräuschpegel und bessere Sprachverständlichkeit. Je mehr Paneele, desto ruhiger klingt der Raum, ideal für Besprechungsräume und Wohnzimmer. Wie viel ein einzelnes Paneel bewirkt, rechnen wir weiter unten nach.

Warum der Abstand zur Wand zählt

Ein poröser Absorber kann nur dort wirken, wo sich die Luft bewegt. Direkt an einer harten Wand steht die Luft still, weil die Wand sie nicht ausweichen lässt; die Bewegung der Luftteilchen ist dort null und erreicht ihr Maximum erst eine Viertelwellenlänge vor der Wand. Bei 2.000 Hz sind das rund 4 cm, bei 500 Hz rund 17 cm, bei 125 Hz rund 69 cm. Ein 9 mm dünner Filz direkt auf der Wand liegt deshalb für tiefe und mittlere Töne dort, wo kaum etwas passiert, und wirkt vor allem bei hohen Frequenzen.

Montieren Sie das Paneel auf eine Unterkonstruktion, rückt der Filz weiter in den Raum, dorthin, wo sich die Luft auch bei tieferen Tönen stärker bewegt. Mineralwolle im Hohlraum verlängert den porösen Weg zusätzlich. So wurde das Paneel auch im Labor geprüft: mit Luftspalt und Mineralwolle hinter dem Paneel, Montageart E nach EN ISO 354. Direkt auf die Wand geklebt verliert es vor allem bei tiefen und mittleren Frequenzen an Wirkung; wie viel genau, weist unser Prüfbericht nicht aus, denn er misst den Aufbau mit Hohlraum. Wie Sie Paneele auf Lattung mit Mineralwolle montieren, steht im Beitrag Akustikpaneele anbringen.

Tiefe, mittlere und hohe Töne

Weil die Wellenlänge so unterschiedlich ist, wirkt ein Akustikpaneel nicht bei jeder Tonhöhe gleich. Die Tabelle ordnet die drei Bereiche qualitativ ein; die Messwerte je Terzband stehen im Prüfbericht.

Was Schallabsorptionsklasse A und NRC 0,90 bedeuten

Der Schallabsorptionsgrad α gibt an, welcher Anteil der auftreffenden Schallenergie nicht zurückkommt: 0 heißt alles wird reflektiert, 1 heißt alles wird absorbiert. Gemessen wird er nach EN ISO 354 im Hallraum, einem Raum mit sehr harten, schiefen Wänden. Man bestimmt die Nachhallzeit des leeren Raums und die mit 10 bis 12 m² Probe darin; aus dem Unterschied folgt α für jedes Terzband. Aus diesen Einzelwerten entstehen drei Kennzahlen, die oft verwechselt werden:

Die drei Zahlen widersprechen sich nicht, sie messen verschiedene Ausschnitte. Der Mittelwert von 0,80 schließt die tiefen Terzbänder ab 100 Hz ein, in denen jedes dünne Paneel schwächer ist; αw und NRC konzentrieren sich auf den Bereich, in dem Sprache und Alltagsgeräusche liegen. Die Klasse A ist die höchste in EN ISO 11654; eine Klasse darüber kennt die Norm nicht. Dass Laborwerte einzelner Terzbänder knapp über 1 liegen können, ist übrigens kein Fehler: An den Kanten der Probe wird Schall zusätzlich gebeugt und absorbiert. Mehr als den gesamten auftreffenden Schall schluckt kein Material.

Wichtig für die Praxis: Die Laborwerte gelten für den geprüften Aufbau. Wer einen Nachweis braucht, etwa für einen Besprechungsraum nach DIN 18041, montiert deshalb wie im Labor mit Hohlraum und Mineralwolle und rechnet mit den frequenzabhängigen Werten aus dem Prüfbericht.

Was ein Paneel an der Wand bewirkt: die Nachhallzeit nach Sabine

Wie stark ein Raum hallt, hängt von seinem Volumen und von der gesamten Absorption darin ab. Der Physiker Wallace Sabine hat das um 1900 in eine Formel gefasst, die bis heute die Grundlage der Raumakustik ist: Nachhallzeit T in Sekunden = 0,161 × Volumen V in m³ ÷ äquivalente Absorptionsfläche A in m². A ist die Summe aller Flächen, jeweils mal ihrem Absorptionsgrad. Ein Quadratmeter Paneel mit α 0,80 zählt als 0,8 m² „offenes Fenster“, ein Quadratmeter Putz mit α 0,05 nur als 0,05 m².

Beispielrechnung, überschlägig. Ein Wohnzimmer von 5 × 4 m und 2,6 m Höhe hat 52 m³ Volumen und rund 87 m² Oberfläche aus Boden, Decke und Wänden. Leer und hart, mit einem mittleren Absorptionsgrad von etwa 0,08, ergibt das rund 6,9 m² Absorptionsfläche und eine Nachhallzeit von rund 1,2 Sekunden. Ein Paneel von 260 × 60 cm, also 1,56 m², ersetzt Putz durch Filz und fügt rund 1,2 m² hinzu: Die Nachhallzeit sinkt auf rund 1,0 Sekunden, um etwa 14 %. Mit vier Paneelen sind es rund 0,7 Sekunden. Um die Nachhallzeit zu halbieren, muss die Absorptionsfläche verdoppelt werden; dafür braucht es in diesem Raum rund 6 Paneele, dann liegt sie bei etwa 0,6 Sekunden.

Daraus folgen zwei ehrliche Einsichten. Erstens: Ein einzelnes Paneel ist ein schöner Akzent und hilft dort, wo es hängt, etwa gegen ein Flatterecho oder direkt neben dem Sofa. Den Nachhall des ganzen Raums senkt es um einen spürbaren, aber kleinen Teil. Zweitens: Die Wirkung wächst mit der Fläche, und in einem möblierten Raum ist der Ausgangswert niedriger, weil Sofa, Teppich, Vorhänge und Bücherregale schon mit absorbieren. Die Rechnung nach Sabine setzt voraus, dass sich der Schall gleichmäßig im Raum verteilt; in kleinen, stark bedämpften Räumen wird sie ungenauer. Als Größenordnung taugt sie gut.

Auch die Lautstärke sinkt, allerdings weniger dramatisch, als viele erwarten. Mit doppelter Absorptionsfläche fällt der Pegel des Nachhalls im Raum um rund 3 dB. Das klingt wenig, ist aber hörbar, und weil der Nachhall kürzer wird, sprechen alle leiser: Der Effekt schaukelt sich in die andere Richtung. In Restaurants hat dieser Kreislauf einen Namen, den Lombard-Effekt; mehr dazu im Beitrag Akustikpaneele in der Gastronomie.

Absorption ist keine Dämmung

Viele suchen nach Schallschutzpaneelen, wenn sie eigentlich den Nachbarn nicht mehr hören wollen. Das ist eine andere Aufgabe. Absorption verbessert die Akustik im Raum, in dem die Paneele hängen: weniger Nachhall, weniger Pegel, bessere Verständlichkeit. Schalldämmung dagegen hält Schall davon ab, durch eine Wand oder Decke in den Nachbarraum zu gelangen. Dafür zählen Masse, Luftdichtheit und entkoppelte Schalen. Ein Akustikpaneel wiegt rund 8,5 kg je Quadratmeter und ist durch seine Fugen bewusst offen; an der Wand zum Nachbarn ändert es an der Dämmung nur wenig.

Wer Lärm von nebenan reduzieren will, braucht eine Vorsatzschale aus Trockenbau, eine entkoppelte Decke oder das Abdichten von Fugen und Türen. Auf eine solche Vorsatzschale lassen sich Akustikpaneele anschließend montieren; dann kümmert sich die Schale um die Dämmung und das Paneel um die Raumakustik.

Praktische Tipps für die beste Akustik

Sie möchten das Maximum aus Ihren Akustikpaneelen holen? Dann achten Sie auf ein paar Punkte bei Platzierung und Nutzung. Die Position und vor allem die gesamte absorbierende Fläche bestimmen, wie gut der Nachhall verschwindet. Einige Empfehlungen:

Paneele gezielt platzieren

Für die Nachhallzeit zählt vor allem die Fläche, weniger der genaue Ort: Im Nachhall ist der Schall überall im Raum. Die Position entscheidet aber über alles, was davor passiert. Schallwellen werden über Wände und Decke reflektiert. Hängen Sie Paneele nah an die Schallquelle oder an die ersten Reflexionspunkte, also dorthin, wo der Schall vom Sprecher oder Lautsprecher zuerst auftrifft. Zwischen zwei parallelen, harten Wänden genügt es, eine der beiden zu belegen, um ein Flatterecho zu beseitigen. In hohen Räumen setzen Sie die Paneele höher oder teilweise an die Decke. Hinter oder gegenüber von Lautsprechern, etwa an einer TV-Wand oder in einem Besprechungsraum, wirken sie oft am besten; wie Sie eine solche Wand bauen, steht im Beitrag TV-Wand mit Akustikpaneelen selber bauen.

Genug Fläche belegen

Ein Paneel hilft, aber für ein hörbares Ergebnis belegen Sie am besten 20 bis 40 % der Wand- und Deckenflächen. In stark hallenden Räumen dürfen es bis zu 50 % sein. Kombinieren Sie ruhig mit Vorhängen, Teppichen und Polstermöbeln: Alles, was harte Flächen bedämpft, zählt in der Formel von Sabine mit. Für Büros nennt DIN 18041 ein Verhältnis von Absorptionsfläche zu Raumvolumen von mindestens 0,25 m²/m³; die Beispielrechnung dazu steht im Beitrag Akustikpaneele im Büro.

Wand und Decke kombinieren

Reflexionen kommen auch von oben. In offenen Büros und Restaurants ist die Decke oft die größte freie Fläche; dort machen Paneele oder Deckenabsorber einen großen Unterschied. Wand und Decke zusammen fangen den Schall aus allen Richtungen ab. An der Decke werden Akustikpaneele immer mechanisch verschraubt, nie nur geklebt.

An die Gestaltung denken

Bekleiden Sie eine ganze Wand oder setzen Sie Akzentflächen; ob waagerecht oder senkrecht, spielt akustisch keine Rolle. Am besten wirkt die Montage auf einer Unterkonstruktion mit Mineralwolle dahinter, direkt geklebt ist sie am einfachsten. Für saubere Kanten gibt es Abschlusslamellen, und vermeiden Sie offene Spalten zwischen den Paneelen, damit das Lamellenraster durchläuft.

Pflege und Lebensdauer

Akustikpaneele brauchen wenig Pflege. Gelegentlich abstauben oder mit einer weichen Bürste absaugen hält sie sauber. Filz und Holzfurnier sind für eine lange Lebensdauer ausgelegt; wie jedes Holz nimmt das Furnier mit den Jahren unter Tageslicht etwas Farbe an. Bei besonderen akustischen Aufgaben, etwa großen Projekten oder besonderen Maßen, denken wir gern mit; mehr dazu auf der Seite für Geschäftskunden.

Ob Sie ein Büro, einen Gastronomiebetrieb, eine Praxis oder ein Studio einrichten: Mit den richtigen Paneelen und genug Fläche senken Sie die Nachhallzeit nachweisbar, und die Sprachverständlichkeit steigt. Wir beraten Sie gern zu Platzierung und Fläche für die bestmögliche Schallabsorption, über das Formular unten oder mit einem Angebot. Alle Farben und Formate finden Sie in der Übersicht der Akustikpaneele und in der Kollektion Akustikpaneele Holz; Furnier und Filz im eigenen Licht zeigt Ihnen das Musterset.

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Über den Autor

Dieser Beitrag stammt vom Redaktionsteam von Adeqo. Er beruht auf langjähriger Erfahrung mit Akustikpaneelen, auf den Rückmeldungen unserer Kunden und auf den unten genannten Normen und Prüfberichten, damit Sie Ratschläge bekommen, die in Theorie und Praxis stimmen.

Quellen

• EN ISO 354:2003 „Akustik, Messung der Schallabsorption in Hallräumen“: Prüffläche 10 bis 12 m², Terzbänder 100 bis 5.000 Hz, Montagearten
• EN ISO 11654:1997 „Akustik, Schallabsorber für die Anwendung in Gebäuden, Bewertung der Schallabsorption“: praktischer Schallabsorptionsgrad αp, bewerteter Schallabsorptionsgrad αw, Schallabsorptionsklassen A bis E
• ASTM C423 „Standard Test Method for Sound Absorption and Sound Absorption Coefficients by the Reverberation Room Method“: Noise Reduction Coefficient (NRC)
• DIN 18041:2016-03 „Hörsamkeit in Räumen“ und ASR A3.7 „Lärm“ (Technische Regel für Arbeitsstätten): Nachhallzeit und A/V-Verhältnis, siehe Beitrag „Akustikpaneele im Büro“
• Wallace C. Sabine, Collected Papers on Acoustics (1922): Nachhallformel T = 0,161 · V / A
• Produktdatenblatt Adeqo Akustikpaneele: Lamelle 27 × 12 mm, Fuge 13 mm, Gesamtaufbau 21 mm, Filz 9 mm mit 1.700 g/m², 60 × 260 und 60 × 300 cm; Prüfbericht Schallabsorption nach EN ISO 354:2003, Montageart E mit Luftspalt und Mineralwolle: Schallabsorptionsklasse A, NRC 0,90, ᾱs 0,80 (100 bis 5.000 Hz)

Glossar

• Akustik: die Art, wie sich Schall in einem Raum verhält; Raumakustik meint Nachhall, Pegel und Verständlichkeit.
• Absorption: die Aufnahme von Schall in einem Material, bei der Schallenergie in Wärme umgewandelt wird.
• Schallabsorptionsgrad α: der Anteil der auftreffenden Schallenergie, der nicht zurückkommt, zwischen 0 und 1.
• Äquivalente Absorptionsfläche A: Summe aller Flächen im Raum mal ihrem Absorptionsgrad, in m².
• Nachhallzeit: die Zeit, in der der Schallpegel nach dem Abschalten der Quelle um 60 dB fällt.
• Schallabsorptionsklasse: Einstufung nach EN ISO 11654 von A (αw ab 0,90) bis E.
• NRC: Noise Reduction Coefficient nach ASTM C423, der Mittelwert der Absorption bei 250, 500, 1.000 und 2.000 Hz.
• Poröser Absorber: offenporiges Material wie Filz oder Mineralwolle, in dem Luftreibung Schall in Wärme umwandelt.
• Diffusion: das Streuen von Schallwellen in viele Richtungen für einen ausgewogenen Klang, ohne sie zu schlucken.
• Schalldämmung: das Abhalten von Schall zwischen zwei Räumen; hängt von Masse und Dichtheit ab, nicht von Absorption.
• Holzfurnier: eine dünne Schicht Echtholz, die den Lamellen ihr natürliches Aussehen gibt.